Lee Feinberg war im Urlaub, und er hat ihn verdient. Es war Ende Mai, und Feinberg, ein Manager am Goddard Space Flight Center der NASA, hatte „mehrere unglaublich angespannte Monate“ damit verbracht, die Bemühungen zu leiten, die Spiegel am neuesten und leistungsstärksten Weltraumteleskop der Welt sorgfältig einzusetzen und sicherzustellen, dass jeder der Die goldbeschichteten Kacheln – insgesamt 18 in Wabenform angeordnet – waren richtig ausgerichtet. Der Erfolg des ehrgeizigen Observatoriums, das darauf ausgelegt war, die schärfsten Bilder der entferntesten Sterne und Galaxien einzufangen, hing davon ab. Als die Arbeit erledigt war und sich der Prozess wunderbar entwickelt hatte, ging Feinberg mit seiner Frau und seinen zwei Kindern nach Spanien. Es sollte sein erster Urlaub seit 20 Jahren sein, der nicht vom James-Webb-Weltraumteleskop unterbrochen würde. „Das war meine große Reise, um endlich zu entspannen“, sagte mir Feinberg. Leider ist es dem Universum egal, ob Sie nicht im Büro sind.
In dieser Woche traf ein Staubpartikel einen von Webbs Spiegeln. Es war winzig, kleiner als ein Sandkorn – weniger als ein paar Zehntel Millimeter –, aber selbst winzige Dinge reisen mit erstaunlicher Geschwindigkeit durch den Weltraum.
Jeder am Webb-Projekt wusste, dass so etwas mit dem Teleskop passieren würde, nachdem es im Dezember gestartet wurde. Der Weltraum ist voll von sich schnell bewegenden Gesteinsbrocken, die als „Mikrometeoroiden“ bezeichnet werden und routinemäßig und unvermeidlich mit Raumfahrzeugen im Orbit kollidieren. Als Astronauten nach 16 Jahren im Weltraum eine der Kameras des Hubble-Weltraumteleskops nach Hause brachten, war die einst makellose Hardware mit Hunderten kleiner Einschlagspuren übersät. Ein solches kosmisches Bombardement verschlechtert die Leistung eines Weltraumobservatoriums im Laufe der Zeit, daher wurden die Spiegel von Webb wie andere Weltraumhardware so konstruiert, dass sie Meteoriteneinschlägen über viele Jahre standhalten. Und das Team sagte voraus, welche Art von Einschlägen das Teleskop erfahren würde. Als Feinberg fünf Monate nach dem Start von Webb im Dezember nach Spanien aufbrach, hatten bereits vier Mikrometeoroiden die Spiegel getroffen.
Aber dieses hier im Mai war anders – E-Mail an Ihren Chef im Urlaub anders. Feinberg, der entschlossen war, den Stecker zu ziehen, hatte sein Arbeitstelefon zu Hause in Maryland gelassen, aber ein Kollege erreichte ihn in seiner persönlichen E-Mail mit der Nachricht: Die jüngsten Auswirkungen waren größer, als alle ihre Modelle vorhergesagt hatten. Es hatte einen der Spiegel aus seiner makellosen Ausrichtung gerissen und eine kleine Delle in der glänzenden Hardware hinterlassen. „Okaaay“, sagte Feinberg. Dann meldete er sich wieder an.
Wie in vielen nicht weltraumbezogenen Momenten im Leben, auch wenn Sie es wissen etwas Unangenehmes passieren könnte, könnten Sie trotzdem zusammenzucken, wenn es passiert. „Webb wurde wie ein schönes neues Auto auf den Markt gebracht, und nachdem Sie ein paar Mal in die Parkgarage gegangen sind, wird es ein paar Dellen geben“, sagte Marcia Rieke, Astronomin an der University of Arizona, die eines von Webbs Instrumententeams leitet mich. (Und obwohl Sie sich vielleicht sagen, dass es keine große Sache ist … ist es irgendwie immer noch.) Das „Auto“ ist in diesem Fall ein 10-Milliarden-Dollar-Observatorium, das dazu bestimmt ist, tiefer in das Universum zu blicken als jedes andere Observatorium in der Geschichte es getan hat, und der die Erde viermal weiter entfernt umkreist als der Mond, zu weit für Astronauten, um Reparaturen durchzuführen. Die für Webb verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler haben ihre kostbare Maschine ständig im Auge behalten, seit sie die Erde verlassen hat, insbesondere als das Observatorium sich selbst entfaltete und sich Stück für Stück entrollte. Aber in gewisser Weise mussten sie das Teleskop loslassen. Lassen Sie es da draußen in den kalten Tiefen existieren, wo es das schwache Licht der fernen Sterne und Galaxien einfängt, aber auch gelegentlich von umherziehenden Felsbrocken beschädigt wird – darunter einige, die größer sind, als sie jemals erwartet hatten.
Ingenieure arbeiten nun daran, den betroffenen Spiegel neu einzustellen und fein abzustimmen. Sie können die Auswirkungen des Schadens auf zukünftige Daten nicht vollständig aufheben, aber sie können sie minimieren. Das Teleskop leiste immer noch „weit über den Erwartungen“, sagte die NASA letzte Woche in einer Erklärung. Die Weltraumbehörde ist immer noch auf dem Weg, die ersten offiziellen Bilder der Mission öffentlich zu veröffentlichen.
Die Frage, wie viel kosmisches Bombardement Webb aushalten kann, ist jetzt jedoch offener als früher. Die NASA hat ein spezielles Team von Ingenieuren einberufen, um ihre Vorhersagen für die Umgebung von Mikrometeoroiden und was dies für Webbs Spiegel bedeutet, zu überarbeiten. Feinberg, der wieder bei der Arbeit ist, sagte, dass diese und zukünftige Auswirkungen die Leistung von Webb nicht mehr als erwartet wesentlich verschlechtern werden.
Die Ingenieure hatten sich auf diese Realität vorbereitet, indem sie eine Reihe von Tests auf der Erde durchgeführt hatten, darunter das Werfen von Projektilen im Mikrometeoriten-Stil auf Musterversionen der Spiegel des Teleskops. Sie konnten die Geschwindigkeit eines tatsächlichen Mikrometeoriten nicht reproduzieren – etwa 20 bis 30 Kilometer oder 12 bis 19 Meilen pro Sekunde – aber sie kamen so nah wie möglich heran und testeten mit 7 Kilometern oder 4 Meilen pro Sekunde “, sagte Feinberg. Das Team vervollständigte seine Modelle mit Daten von anderen Raumfahrzeugen, die sich dort aufgehalten haben, wo Webb es tut, in einer speziellen Umlaufbahn namens L2, etwa 1 Million Meilen von der Erde entfernt. Und sie entwickelten Protokolle zum Manövrieren des Teleskops, um seine Spiegel vor bekannten Meteoritenschauern zu schützen.
Der erste Mikrometeoroideneinschlag – der irgendwann vor März stattfand, bevor die Spiegel vollständig ausgerichtet waren – war nur eine weitere Erinnerung daran, dass diese Mission, an der Wissenschaftler und Ingenieure seit mehr als 25 Jahren auf der Erde gearbeitet hatten, jetzt wirklich und wahrhaftig dort war, wo sie hingehörte – „unser „Oh ja, das stimmt, wir haben ein Teleskop, das draußen im Weltraum ist“-Moment“, wie Jane Rigby, eine Astrophysikerin bei der NASA und Webbs Projektwissenschaftlerin für den Betrieb, es mir gegenüber ausdrückte. Die nächsten paar Treffer entsprachen den Erwartungen des Teams und traten etwa einmal im Monat auf, sagte Rigby. Sie erkannten die Auswirkungen durch die Software, die die Position jedes Spiegels beibehält und überwacht, und stellten sicher, dass die Segmente im Tandem arbeiten. Dann kam der große – der, von dem die NASA sagte, dass er „über das hinausging, was das Team am Boden hätte testen können“.
Das Webb-Team hat bereits eine Lösung vorgenommen und das, was Rigby als „Unebenheiten“ im betroffenen Spiegel bezeichnete, geglättet. Weitere Anpassungen erfordern das Entstapeln der Spiegel und das erneute Ausrichten, der Vorgang, der früher im Frühjahr abgeschlossen wurde, kurz bevor Feinberg in den Urlaub ging. Ein Teil des Schadens sei „korrigierbar“, sagte Rigby. „Mit einigen müssen wir einfach leben.“ Selbst mit dem neuen Makel funktionieren die Spiegel wunderbar, sagte sie. Webb wurde mit einem hohen Budget für Mikrometeoriteneinschläge entwickelt, und der letzte Schlag „machte nur einen sehr kleinen Teil unserer Marge aus“, sagte Feinberg. „Das wird uns nicht daran hindern, über einen langen Zeitraum konsequent erstaunliche Wissenschaft zu betreiben.“
Die NASA, immer der Optimist, hat einen Weg gefunden, den neuesten Schaden durch Mikrometeoriten in etwas Positives umzuwandeln. „Webbs enorme Größe und Empfindlichkeit machen es zu einem hochempfindlichen Detektor für Mikrometeoriten“, heißt es in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung. „Im Laufe der Zeit wird Webb dazu beitragen, das Wissen über die Staubpartikelumgebung des Sonnensystems auf L2 für diese und zukünftige Missionen zu verbessern.“ Und sicher, das könnte ein netter Vorteil sein. Aber Webb war nicht darauf ausgelegt, kosmischen Staub zu untersuchen; Es sollte das ursprüngliche Licht beobachten, das den Kosmos kurz nach dem Urknall erleuchtete, um uns dabei zu helfen, sehr existenzielle Fragen darüber zu beantworten, wie alles um uns herum entstanden ist. Und Missionsmanager müssen jetzt berücksichtigen, was die jüngste Wendung der Ereignisse für zukünftige Beobachtungen bedeuten könnte. „Wie maximieren wir den wissenschaftlichen Ertrag über die Laufzeit der Mission?“ sagte Rigby. „Müssen wir Änderungen an unserem Betrieb vornehmen?“
Was den Einschlag eines Mikrometeoroiden betrifft, der größer als erwartet war, „wissen wir immer noch nicht genau, was wir davon halten sollen“, sagte Rigby. “Ist das wirklich selten, und es wird ein paar Jahre dauern, bis wir ein weiteres so großes bekommen?” Sie werden vielleicht nie wieder so einen sehen, sagte Feinberg, oder sie werden mehr begegnen. Sie brauchen noch ein paar Monate – und mehr Begegnungen mit Mikrometeoroiden – um genügend Daten zu sammeln, um ihre Vorhersagen neu zu kalibrieren. Bisher wurden vier von Webbs Spiegeln von diesen kleinen Teilen des Sonnensystems getroffen; Einer dieser Spiegel wurde zweimal getroffen. In vielen Jahren könnten alle 18 Spiegel mit winzigen Kratern bedeckt sein, die Spuren eines abgenutzten Weltraumteleskops, das seine Mission geschickt erfüllt hat. Die Leute, die an Webb arbeiten, hoffen wahrscheinlich, dass das Universum mit diesen Mikrometeoroiden etwas nachlässt. (Und wenn die winzigen Felsen das Teleskop beschädigen müssen, könnten sie es dann wenigstens tun, wenn die Ingenieure nicht an der Zapfwelle arbeiten?) „Wir werden alle die Daumen drücken, dass dieser eine besonders große nur Pech hatte.“ sagte Rieke.